低压用电设备无功补偿新技术探究分析 电容无功补偿的原理

　　摘?要 无功补偿是指对无功功率进行补偿，是电力系统中为了降低能耗、提高运行设备的功率因数一种重要手段。本文通过对无功补偿的原理和效益的研究和无功补偿新技术的适用条件和限制条件开展了探讨，并就低压用电设备无功补偿新技术的发展和前景进行分析。
　　关键词 低压用电设备；无功补偿；原理；特点；前景
　　中图分类号 TL503 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0174-01
　　低压无功补偿技术是指在低电压配电网中安装无功补偿装置的一种方法，主要有随机补偿、随器补偿、跟踪补偿三种实现途经。当前国内一些低压用电设备的无功损耗达到损耗的80%以上，这跟我国向新型节能国家大步迈进的理念是不相称的，所以研究推广无功补偿新技术意义重大。
　　1 低压无功功率补偿的原理和效益
　　1.1 原理解析
　　现实的电力网中接入了很多如电动机、变压器等电力负荷，这些负荷大部分属于感性负荷，运行过程中这些设备需吸纳一定的无功功率。比如感性负载的异步电动机会吸收电网中的无功功率，其称为功率因数滞后，即滞后电流引起的无功功率，所以进行无功补偿，其原理如图1所示。
　　图1
　　图（a）中R、L表示感性负载，电流为IL，功率因数角为λ。在负载支路两端并联电容C后，电流Ic超前电压U的角度λ为-900。并联电容器后，流过RL支路的电流仍为IL，但在并联点前的电流就是IL与Ic的相量和，相量关系见图（b）。
　　1.2 无功补偿的效益
　　无功补偿方式的效益主要体现在以下两个方面：
　　对供电设备而言：无功补偿能够减少线路的电压损失，降低供电设备如变压器、开关的电能损耗，同时还能提高传输过程中有功功功率比例，最大化利用好设备的容量；另外还有，改善供电环境以及提高供电效率等功能。
　　对低压用电设备而言：无功补偿可以改善包括断路器、接触器等控制设备的效用，延长其电气寿命。同时，还能避免电压波形畸形，提高电网的稳定性。
　　2 不同类型的无功补偿装置
　　2.1 以电容器的控制投入方式为主的补偿装置类型
　　以电容器的控制投入方式为主的补偿装置包括交流接触器控制投入型补偿装置、晶闸管控制投入型补偿装置、复合开关控制投入型补偿装置。
　　2.1.1 交流接触器控制投入型补偿装置
　　在电容器的安装过程中会产生极大的涌流，涌流值有时会超过额定电流的100倍，对电网造成干扰，减少电容器的使用寿命。目前，我们常通过使用投切专用接触器来降低涌流。这种接触器在接触器切合的过程中，先接通辅助触头，通过限流电阻接入电路对电容器进行预充电，主触头接通再将电容器接入电路，这样可将涌流限制在电容器额定电流的20倍以内。
　　2.1.2 晶闸管控制投入型补偿装置
　　TSC就是晶闸管控制投入型补偿装置，属于无功补偿装置SVC的一个子类。这种装置在晶闸管两端电压为零时发出瞬间触发信号。如果晶闸管导通电压降至1V的话，会产生很大的损耗，对散热片的要求很高。
　　2.1.3 复合开关控制投入型补偿装置
　　复合开关控制投入型补偿装置是为了防止涌流入电容器，减少晶闸管持续运作时的耗费损失问题。电容器投入时，先利用晶闸管过零触发来实现无涌流投入电容器，同时连通机械开关来保证电容器的顺利连续运行。
　　2.2 以电容器连接方式为出发点的补偿装置
　　以电容器连接方式为出发点的补偿装置有三相电容器同时投切型补偿装置、单相电容器分相投切型补偿装置、调整不平衡电流型补偿装置三种装置。
　　2.2.1 三相电容器同时投切型补偿装置
　　该补偿装置主要针对三相电力容器，通过其中一相的电流检测来计算，为了达到补偿目的，还要控制电容器的投入数量。因为电容器给三相提供的无功电流是差不多的，所以这类补偿装置只有在三相电流基本平衡的情况下才能实现。当负荷的三相电流不平衡的时候，三相便无法得到最佳的平均补偿，无法达到平衡补偿。
　　2.2.2 单相电容器分相投切型补偿装置
　　单相电容器分相投切型补偿装置是经过三相电流分别检测来计算并且目的是控制各相电容器的投入量来达到补偿，这种装置相当于安装3台单相补偿装置的效果。
　　2.2.3 调整不平衡电流型补偿装置
　　调整不平衡电流型补偿装置是用三相电流检测综合计算并且目的是通过对各相电容器投入方式和适合数量的严格控制来达到补偿和调节不平衡电流的要求。
　　3 低压用电设备无功补偿技术
　　3.1 低压用电设备无功补偿的限制条件
　　低压用电设备无功补偿的限制条件要从低压电机的特性来看，要根据低压电机的各项特性来探究其限制的条件。其中自励现象是限制的重要条件。
　　自励现象是电动机的磁场得到加强而产生的高电压的现象，自励现象下产生的自励电压在电动机是补偿并且是空载的情况下可以达到普通额定电压的2倍左右。当低压用电设备处于自励现象的状态时，其无功补偿的容量会减少，只有在避免自励电压的产生下补偿容量才可以更大。
　　3.2 低压用电设备无功补偿的适用条件
　　适用条件是指低压用电设备无功补偿过程中的要求适用的范围，低压用电设备无功补偿的适用条件主要是对于补偿容量的选择。为了使网络的损耗得到最大程度的降低、提高电网质量，就需要对补偿装置类型和配置有针对性地进行合理选择。低压用电设备无功补偿的适用条件主要是对于补偿容量的选择，这要根据其运行情况来进行测算。根据以下的公式：
　　式中ψ2为补偿后的功率因数角；Ul为实测的电动机电压；I1为实测的电动机电流。
　　以上所显示的是补偿电容器所需容量选择的两种计算方法。电容器容量是无功补偿技术适用下的一个重要标杆，低压用电设备的无功补偿的适用范围是由电容器的容量决定的。
　　4 低压用电设备无功功率补偿技术的前景
　　随着电力企业进入精细化管理的阶段，对供电质量提出了更高的要求，作为能切实改善电能质量，保障电网运行的一种成本低、应用广、可靠性高的无功补偿技术必将得到越来越多的
　　重视。
　　5 总结
　　本文通过对无功补偿的原理及其效益、不同类型的补偿装置和低压用电设备的无功补偿所适用的范围和限制条件三方面对低压用电设备的无功补偿技术进行了分析和探究。
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